CN104500212A - 一种二冲程分层扫气发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二冲程分层扫气发动机，主要包括空气扫气部件及混合气扫气部件。所述空气扫气部件主要由设于机体（4）一侧内壁的空气储气腔（10）及空气扫气通道（15）组成，所述空气扫气通道（15）两端分别与设置在缸体（2）一侧内壁的空气扫气口（16）和空气储气腔（10）相通，所述混合气扫气部件主要包括混合气扫气通道（17，19），所述混合气扫气通道（17，19）设置在缸体（2）的内壁，为封闭式空腔结构。本发明设置为具有独立空气扫气道的分层扫气技术方案，大幅度减少新鲜混合气的短路损失，降低发动机的有害排放，节能降耗。

Description

一种二冲程分层扫气发动机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种二冲程分层扫气发动机。
背景技术
高速小排量二冲程发动机具有机械效率高、比功率大和成本低等优点，在农业、林业、建筑、园林植保和运动娱乐等领域占据着巨大的市场空间。但二冲程汽油机由于受到经济性和排放性能较差等因素的影响，特别是HC+NOx和CO的排放，造成严重的环境污染，其发展又受到了一定的限制。近年来，在能源和环境问题的双重压力下，各国政府分别出台了越来越严格的排放法规。为了减少二冲程发动机的有害排放，使之符合排放法规标准，进一步开发和研究二冲程发动机技术具有十分重要的社会和经济意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有二冲程发动机技术中的不足，提供“一种二冲程分层扫气发动机”，本发明结构设计合理，低制造成本，是一种安装使用方便，降低有害排放，有效提高发动机热效率的二冲程分层扫气发动机。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种二冲程分层扫气发动机，主要的技术方案是， 主要包括：缸体2、机体4、曲轴箱5、阶梯形活塞6、曲轴8、空气扫气部件及混合气扫气部件，所述空气扫气部件主要由设于机体4一侧内壁的空气储气腔10及空气扫气通道15组成，所述空气扫气通道15两端分别与设置在缸体2一侧内壁的空气扫气口16和空气储气腔10相通。所述混合气扫气部件主要包括混合气扫气通道17、19，所述混合气扫气通道17、19设置在缸体2的内壁，为封闭式空腔结构，所述混合气扫气通道17、19的两端分别与设于气缸3内的混合气扫气口18、20及曲轴箱5相通。
进一步的技术方案是，所述混合气扫气通道17、19至少设置一组，对称设置在缸体2的内壁上，空气扫气通道15至少设置一个，空气扫气通道15、混合气扫气通道17与混合气扫气通道19的空间位置可互换设置。
进一步的技术方案是，由所述阶梯形活塞6的外壁与缸体2的内壁构成封闭式结构的泵腔7，所述泵腔7与混合气扫气通道17、19为隔离设置结构。
进一步的技术方案是，在缸体2的下端与阶梯形活塞6上下行程相适配位置设置有带有簧片阀Ⅰ的空气进气口12，在空气储气腔10的上端设置有带有簧片阀Ⅲ的并与空气进气口12相通的空气通道13。
进一步的技术方案是，在缸体2一侧的内壁上设置有排气口14，所述的排气口14的位置高度依次高于空气扫气口16、混合气扫气口18、20。
进一步的技术方案是，在机体4的另一侧位置设有带有簧片阀Ⅱ的混合气进气口22。
进一步的技术方案是，所述空气扫气口1、混合气扫气口18，20及混合气进气口22其开口量的大小由阶梯形活塞6上下行程位置所决定。
再进一步的技术方案是所述泵腔7的容积变化量为发动机1排气量的10－50%。
本发明具有如下优点：
1、本发明结构设计合理，低制造成本，是一种安装使用方便，降低二冲程发动机的有害排放，节能降耗、减少环境污染、有效提高发动机热效率的二冲程分层扫气发动机。
2、本发明设置为独立的空气扫气通道和混合气扫气通道，即混合气和纯空气分别通过独立的扫气道和扫气口进入气缸，纯空气代替新鲜混合气完成前期的扫气功能，空气承担了主要的扫气损失，大幅度减少新鲜混合气的短路损失，降低二冲程汽油机的有害排放，有效提高发动机热效率。
3、因在缸体2一侧的内壁上设置有排气口，所述的排气口的位置高度依次高于空气扫气口、混合气扫气口，空气扫气通道15、混合气扫气通道17与混合气扫气通道19的空间位置可互换设置，扫气口位置设置合理,使浓混合气贴着远离排气口的气缸壁面流动,将浓混合气与废气隔离开,实现分层扫气的技术目的，换气彻底、扫气充分，进一步有效减少新鲜混合气的短路损失，降低HC+NOx和CO的有害排放，节能降耗，减少环境污染。
4、因由所述阶梯形活塞的外壁与缸体的内壁构成封闭式结构的泵腔，所述泵
腔与混合气扫气通道为隔离设置结构，进一步确保独立空气扫气通道和混合气扫气通道技术方案的实现，有效减少新鲜混合气的短路损失。
5.由本发明所设置结构决定，所述泵腔7的容积变化量为发动机1排气量的10－50%，以进一步保证实现本发明的技术目的。
6、本发明技术方案的实施对发动机的结构复杂性和成本影响较小。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
  图2是图1的A－A向截面示意图。
图中：１．发动机，２．缸体，３．气缸，４．机体，５．曲轴箱，６．阶梯形活塞，7、泵腔，8、曲轴，9、连杆，10、空气储气腔，11、簧片阀Ⅰ，12、空气进气口，13、空气通道，14、排气口，15、空气扫气通道，16、空气扫气口，17、19、混合气扫气通道，18、20、混合气扫气口， 21、簧片阀Ⅱ，22、混合气进气口，23、簧片阀Ⅲ。
具体实施方式
下面通过非限制性实施例，进一步阐述本发明，理解本发明。
实施例1
本发明如图1、图2 所示，一种二冲程分层扫气发动机，主要的技术方案
是，主要包括：缸体2、机体4、曲轴箱5、阶梯形活塞6、曲轴8、空气扫气部件及混合气扫气部件，所述空气扫气部件主要由设于机体4一侧内壁的空气储气腔10及空气扫气通道15组成，所述空气扫气通道15两端分别与设置在缸体2一侧内壁的空气扫气口16和空气储气腔10相通。所述混合气扫气部件主要包括混合气扫气通道17、19，所述混合气扫气通道17、19设置在缸体2的内壁，为封闭式空腔结构，所述混合气扫气通道17、19的两端分别与设于气缸3内的混合气扫气口18、20及曲轴箱5相通。
所述混合气扫气通道17、19设置两组，对称设置在缸体2的内壁上，空气扫气通道15设置一个，空气扫气通道15、混合气扫气通道17与混合气扫气通道19的空间位置可互换设置。
由所述阶梯形活塞6的外壁与缸体2的内壁构成封闭式结构的泵腔7，所述泵腔7与混合气扫气通道17、19为隔离设置结构。
在缸体2的下端与阶梯形活塞6上下行程相适配位置设置有带有簧片阀Ⅰ的空气进气口12，在空气储气腔10的上端设置有带有簧片阀Ⅲ的并与空气进气口12相通的空气通道13。
在缸体2一侧的内壁上设置有排气口14，所述的排气口14的位置高度依次高于空气扫气口16、混合气扫气口18、20。
在机体4的另一侧位置设有带有簧片阀Ⅱ的混合气进气口22。
所述空气扫气口1、混合气扫气口18，20及混合气进气口22其开口量的大小由阶梯形活塞6上下行程位置所决定。
所述泵腔7的容积变化量为发动机1排气量的10－50%。
下面进一步说明本发明的分层扫气过程。
本发明应用阶梯形活塞和独立的空气扫气道实现二冲程发动机的分层扫气，活塞的大直径部分形成一个空气泵，其压力变化趋势和曲轴箱内的压力变化趋势相反，即进气行程时，在连杆9通过曲轴8带动活塞上行时，泵腔内压力升高，而在扫气行程，活塞下行，压力下降，因此设置了一个储气腔将进气行程时泵入的压缩空气暂时储存，在扫气行程通过空气扫气道进入气缸。在混合气进气行程，活塞向上运动，压缩空气泵中的空气通过簧片阀进入储气腔；在混合气扫气行程，当活塞下行时，通过空气进气口的簧片阀吸入空气，此时储气腔中已储存了压缩空气，储气腔和空气泵之间的簧片阀关闭，空气扫气口打开时，储气腔中的纯空气通过空气扫气道进入气缸。通过合理设置空气扫气口的参数，控制空气进入气缸的时间和路径，可以实现利用空气完成扫除废气的功能，使新鲜混合气和废气相隔离，从而减少新鲜混合气的短路损失。
综上所述，本发明与空气和混合气共用扫气道的分层扫气技术相比，本发明设置为具有独立空气扫气道的分层扫气技术方案，扫气口位置设置合理，大幅度减少新鲜混合气的短路损失，降低发动机的有害排放，节能降耗、减少环境污染，通过本发明的实施，发动机的排放性能可满足美国EPA第三阶段标准和欧洲第二阶段标准。

Claims (8)

1.一种二冲程分层扫气发动机， 主要包括：缸体（2）、机体（4）、曲轴箱（5）、阶梯形活塞（6）、曲轴（8）、空气扫气部件及混合气扫气部件，其特征在于，所述空气扫气部件主要由设于机体（4）一侧内壁的空气储气腔（10）及空气扫气通道（15）组成，所述空气扫气通道（15）两端分别与设置在缸体（2）一侧内壁的空气扫气口（16）和空气储气腔（10）相通，所述混合气扫气部件主要包括混合气扫气通道（17，19），所述混合气扫气通道（17，19）设置在缸体（2）的内壁，为封闭式空腔结构，所述混合气扫气通道（17，19）的两端分别与设于气缸（3）内的混合气扫气口（18，20）及曲轴箱（5）相通。
2.根据权利要求1所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于，所述混合气扫气通道（17，19）至少设置一组，对称设置在缸体（2）的内壁上，空气扫气通道（15）至少设置一个，空气扫气通道（15）、混合气扫气通道（17）与混合气扫气通道（19）的空间位置可互换设置。
3.根据权利要求1所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于，由所述阶梯形活塞（6）的外壁与缸体（2）的内壁构成封闭式结构的泵腔（7），所述泵腔（7）与混合气扫气通道（17，19）为隔离设置结构。
4.根据权利要求3所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于，在缸体（2）的下端与阶梯形活塞（6）上下行程相适配位置设置有带有簧片阀Ⅰ（11）的空气进气口（12），在空气储气腔（10）的上端设置有带有簧片阀Ⅲ（23）的并与空气进气口（12）相通的空气通道（13）。
5.根据权利要求1所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于，在缸体（2）一侧的内壁上设置有排气口（14），所述的排气口（14）的位置高度依次高于空气扫气口（16）、混合气扫气口（18，20）。
6.根据权利要求1所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于，在机体（4）的另一侧位置设有带有簧片阀Ⅱ（21）的混合气进气口（22）。
7.根据权利要求1所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于，所述空气扫气口（16）、混合气扫气口（18，20）及混合气进气口（22）其开口量的大小由阶梯形活塞（6）上下行程位置所决定。
8.根据权利要求1－7任一项权利要求所述的一种二冲程分层扫气发动机，其特征在于，所述泵腔（7）的容积变化量为发动机（1）排气量的10－50%。
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